PCR 實驗室設計與建設

在生物醫學領域， PCR 實驗室發揮著至關重要的作用。那么，如何構建一個標準的 PCR 實驗室？怎  樣的設計規劃才能堪稱專業？ PCR 實驗室管理又有哪些關鍵要點？本文將帶你從零基礎開始，全面深 入地了解 PCR 實驗室的規劃設計。

標準的 PCR 實驗室劃分為四個功能區域，分別為：

1. 試劑配制區：負責擴增試劑的配制、分裝以及保存工作。

2. 樣品處理區：承擔樣品登記、分裝任務，同時進行核酸提取、保存與加樣操作。

3. 核酸擴增區：專注于核酸的擴增過程。

4. 產物分析區：對擴增產物進行測定、結果分析、登記以及報告。

若使用全自動分析儀，部分區域可適當合并。需要強調的是，進入各工作區域必須嚴格遵循單一方向 進行，不同工作區域應穿著不同顏色的工作服，以作區分。工作人員離開各工作區域時，不得將工作 服帶出。

PCR 實驗室平面布局

  試劑準備區：主要進行擴增試劑的配制、分裝和保存工作。

  樣品處理區：負責樣品的登記、分裝，以及核酸的提取、保存和加樣操作。

  擴增產物分析區：承擔擴增產物的測定、結果分析、登記及報告工作。

擴增前區與擴增后區必須嚴格分開，建議使用不同房間，并保持一定間隔。使用商品化試劑盒時，可 在樣品處理區進行少量試劑配制，但需滿足以下條件：在生物安全柜內操作；每個實驗人員、實驗組 分別使用各自的試劑及耗材；盛放污染材料的器皿密封并一次性使用；用有效的方法對操作區域和共 享器具在實驗前后進行清潔及消毒。

PCR 實驗室建設規劃要點

1. 主體結構： 主體采用彩鋼板和鋁合金型材構建。室內所有陰角、陽角均選用鋁合金 50 內圓角鋁， 有效解決了容易污染、積塵以及不易清掃等問題。整體結構牢固，線條簡潔明了，美觀大方，密   封性良好。

2. 標準的三區分隔和氣壓調節： 將 PCR 過程細分為試劑準備、標本制備和 PCR 擴增檢測三個獨立 實驗區，整個區域設有一個整體緩沖走廊。每個獨立實驗區均設置緩沖區，通過氣壓調節，確保   在整個 PCR 實驗過程中，試劑和標本免受氣溶膠污染，并降低擴增產物對人員和環境的污染。可 打開緩沖區Ⅰ、緩沖區Ⅱ和 PCR 擴增區的排風扇往外排氣，同時在實驗區外墻和各扇門上安裝風 量可調的回風口，實現空氣的室內換氣。

3. 消毒： 在三個實驗區、三個緩沖區頂部以及傳送窗內部安裝紫外燈，用于日常消毒。在試劑準備 區和標本制備區還配備移動紫外線燈，可對實驗桌進行局部消毒。

4. 機械連鎖不銹鋼傳遞窗： 試劑和標本通過機械連鎖不銹鋼傳遞窗傳遞（不建議使用電子連鎖方 式），確保試劑和標本在傳遞過程中不受污染，實現人物分流。

5. 地面： 地面推薦使用 PVC 卷材地面或自流坪地面，整體性佳，便于清掃，耐腐蝕。若條件不允 許，也可采用水磨石地面或大塊瓷磚（至少 800mm×800mm），但瓷磚接縫需小于 2mm。

6. 照明： 選用凈化燈具，具備便于清洗、不積塵的特點。

在建設過程中，需注意規范的安裝流程和全面的服務流程，嚴格按照科學設計的安裝規范執行。安裝 前需確定電源電壓、電源進線位置、電話網絡線進線位置、進水水壓、最小安裝空間、地面平整度、 通風孔、進水管和下水管的位置等安裝條件，以及理想狀態的空間尺寸和通風口尺寸。

設計要點

PCR 實驗室的布局形式多樣，可分為分散形式和組合形式。

  分散形式 PCR 實驗室：  這種形式下，完成試劑配制、樣品處理、核酸擴增及產物分析四個實驗過 程的用房彼此相距較遠，呈分散布置。由于各實驗間相互干擾小，因此對特殊條件要求較低。

  組合形式 PCR 實驗室：  該形式是將完成 PCR 四個實驗過程的實驗用房相鄰布置，形成獨立實驗 區域。由于各實驗集中布置，容易產生相互干擾，所以對總體布局和屏障系統有一定要求。各室   入口處設緩沖間，以減少室內外空氣交換。

一些經驗之談

  試劑配制室及樣品處理室宜保持微正壓，可通過控制進風風量大于排風風量實現，防止外界含核 酸氣溶膠的空氣進入造成污染。

  核酸擴增室及產物分析室應呈微負壓，通過控制排風風量大于進風風量達成，避免含核酸的氣溶 膠擴散污染試劑與樣品。

  在理想狀況下， PCR 實驗室緩沖間可設置正壓，使室內空氣不與室外流通。PCR 實驗室進風由原 有中央空調控制，要求將中央空調風口安裝到指定位置，高度為地面鋪裝好后 2600mm 處。

  若使用熒光 PCR 儀，擴增室和產物分析室可合并。若房間進深允許，可設置 PCR 內部專用走 廊，但在減少室內外空氣交換方面，緩沖間的作用更為顯著。

  各個區域之間應具備單向的實驗工藝流、物流、人流與氣流，形成單向流程的保護屏障，防止實 驗相互干擾，避免核酸氣溶膠污染實驗過程導致假性結果。

  實驗室的墻體（包括頂棚）應結構牢固、氣密性好；所有陰角采用圓弧形線條過渡；墻體內壁光 潔、不吸附、耐腐蝕、易清洗消毒；地面材料需滿足無縫隙、無滲漏、光潔、耐腐蝕的要求。

PCR 實驗室主要設備

  試劑準備區： 主要儀器設備有冰箱、超凈臺、加樣器、混勻器、天平和離心機等。加樣器、天平 不僅要專用，還需定期校準。試劑分裝應在超凈臺中進行，擴增反應混合液應使用分子生物學級  的，試劑制備好后需進行質檢，檢查是否有污染以及檢測試劑的擴增效果。

  標本制備區： 儀器設備主要包括生物安全柜、加樣器、離心機、溫育儀、混勻器等。

  擴增區： 主要儀器有核酸擴增儀、超凈臺、微量加樣器、離心機、可移動紫外燈。擴增儀需校 準，并配備 UPS 電源，防止電壓波動和停電影響擴增效果。

  分析區： 本區使用的儀器設備有酶標儀、洗板機、加樣器和水浴箱等。潔凈實驗區的緩沖間部分 面積不能超過主實驗室的八分之一，這是有明確規定的。

一些瑣碎但不可忽略的設計

1. 實驗室空調通風系統設計及壓力控制：  PCR 實驗室雖無嚴格凈化要求，但為避免實驗區域間交叉 污染，宜采用全送全排的氣流組織形式，并嚴格控制送、排風比例，以滿足各實驗區的壓力要

求。

2. 污染的預防與控制：  PCR 實驗室設計的核心在于預防污染。實際工作中常見的污染類型包括擴增 產物污染、天然基因組 DNA 污染、試劑污染以及標本間污染。一旦發生污染，實驗需停止，尋找 污染源耗時費力，結果也需作廢重新實驗。因此，預防污染至關重要。

PCR 實驗室不可缺少的嚴格管理

1. 嚴格把控進出實驗室的人員，與實驗無關人員不得隨意進入。條件允許時，設置獨立通道和進出 整個實驗區的門。

2. 盡量減少在實驗區內不必要的走動，降低交叉污染風險。

3. 擴增產物分析區是主要的污染來源，廢液不能在實驗室傾倒，必須經消毒液浸泡消毒后在遠離實 驗室處棄掉。用過的吸頭等一次性材料也應經消毒液浸泡消毒后統一處理，如焚燒。

4. 擴增產物分析區可能涉及致基因突變和有毒物質，要特別注重實驗人員的安全防護。

完備的實驗室配套設施是實驗工作順利開展的必要條件，應根據各實驗室實驗內容配備相應設備和儀 器，如超凈工作臺、離心機、加樣器等。